合理设计和合成具有独特的三维开放结构的框状空心结构的合理设计和合成,使其具有多样化的应用功能,仍然是一个具有挑战性的问题。
近日,日本国家材料科学研究所Yusuke Yamauchi,高知工科大学Takeshi Fujita报道了一种简单易行的各向异性表面修饰和刻蚀策略来合成具有中空结构的ZIF-67纳米骨架。
文章要点
1)该策略基于截断的菱形十二面体ZIF-67(tZIF-67 RDs)每个晶面之间的结构和组成差异,以及三聚氰酸(CA)的适度配位和刻蚀作用。因此,CA可以各向异性地修饰和保护{110}面不受腐蚀,从而使6个{100}面通过由内而外的方式被选择性地腐蚀,最终形成空心纳米骨架。有趣的是,表面修饰的空心tZIF-67 RDs还可以通过由外向内的方式被金属盐选择性刻蚀,得到金属掺杂的tZIF-67纳米骨架。金属-tZIF-67氢化物在还原气氛中煅烧后,转化为具有中空纳米骨架结构的金属-钴合金/碳复合催化剂。
2)实验结果显示,仅含5.9 wt.%Pt的PtCo/C催化剂在酸性溶液中的析氢反应(HER)表现出较高的催化活性和稳定性,优于工业用的20 wt.%Pt/C催化剂的性能。
研究结果为开发具有组成和结构多样性的金属-有机骨架提供了指导,这反过来又可以激发出更多的实际催化应用。
Ze-Xing Cai, et al, Tailored Catalytic Nanoframes from Metal-Organic Frameworks by Anisotropic Surface Modification and Etching for the Hydrogen Evolution Reaction, Angew. Chem. Int. Ed., 2020
DOI: 10.1002/anie.202010618
https://doi.org/10.1002/anie.202010618